纳米孔油气与连续型油气聚集

奉献能源创造和谐中国石油中国石油纳米孔油气与连续型油气聚集中国石油勘探开发研究院2011年9月西安邹才能陶士振袁选俊侯连华朱如凯董大忠杨智吴松涛等300nm报告提纲一、油气聚集类型二、非常规储层纳米孔三、连续型油气聚集四、纳米孔油气研究的意义构造油气藏岩性地层油气藏第1次创新：寻找圈闭油气成藏为核心非常规连续油气藏第2次创新：寻找连续型储层油气聚集为核心世界油气勘探：三大领域、两次大创新塔里木克拉2气田（古近系白云岩段顶）高点海拔：1970米气水界面：2468米闭合幅度：510米闭合面积：49.56km2地质储量:2840亿方圈闭类型：构造、地层、混合圈闭要素：储集层、盖层、遮挡物圈闭度量：溢出点、闭合面积、闭合高度圈闭成藏：生、储、盖、运、圈、保圈闭特点：单一闭合、边界清楚成藏特点：统一油气水边界，统一压力系统塔里木克拉2气田单体型油气聚集机理:渗流300nm报告提纲一、油气聚集类型二、非常规储层纳米孔三、连续型油气聚集四、纳米孔油气研究的意义毫米（mm）铅笔头人的头发肥皂膜100目碎屑砂岩特立尼达2mD砂岩犹他盆地0.1mD砂岩典型的页岩储层油分子-0.5~3nm甲烷分子-0.38nm毫米孔（大于1mm）微米孔（1µm－1mm）纳米孔（小于1µm）二、非常规储层纳米孔类型毫米孔微米孔纳米孔孔喉半径大于1mm1μm~1mm小于1μm孔隙类型原、次生孔隙原、次生孔隙原生孔隙为主聚集机理管流成藏服从达西定律渗流成藏基本服从达西定律滞留成藏非达西定律分布位置粒间、粒内粒内为主晶间、粒内、粒间、有机质内油气赋存状态自由油气为主游离气吸附气吸附气为主孔隙形状规则、条带状不规则形不规则形比表面积小大，达200m2·g-1孔隙度12~30%3~12%覆压基质渗透率0.1mD≤0.1mD观测手段肉眼、放大镜显微镜、常规SEM等场发射SEM、纳米CT二、非常规储层纳米孔不同孔喉油气储层聚集特征对比致密气：已成为全球非常规油气勘探的重点领域实例：鄂尔多斯上古生界大气区、四川须家河大气区致密油：正成为全球非常规石油勘探的亮点领域实例：鄂尔多斯中生界致密油、川中侏罗系致密油页岩气：成为全球非常规天然气勘探的热点领域实例：四川海相页岩气页岩油：正成为全球非常规石油勘探未来探索性领域实例：鄂尔多斯中生界泥岩、川中侏罗系泥岩非常规油气剩余潜力大，已成为全球战略性接替领域盆地：23个气田：900多个可采储量：5万亿方可采资源：13万亿方生产井：超过10万口2009年产量：1890亿方储量（万亿方）美国主要致密气盆地储量(explore，2009)美国致密气盆及含气区带分布图(EIA，2010)美国致密气现状1.致密气：全球非常规天然气勘探重点领域现实两大致密气区鄂尔多斯上古生界四川川中须家河组突破四个盆地：吐哈盆地松辽盆地渤海湾盆地塔里木盆地中国致密气：非常规天然气增储上产重要领域2010年，致密气储量、产量分别占全国的1/3和1/5左右致密油：储层是夹持在生油岩中的粉-细砂岩、碳酸盐岩等，物性较差，储量规模大，是国外继页岩气突破后的又一热点领域2000年，威利斯顿盆地巴肯致密油重大突破，日产油7000吨致密油被称为“黑金”，发现者Findley2006年获AAPG年度杰出勘探家奖2008年，巴肯致密油实现规模开发，被确定为全球十大发现之一2.致密油：全球非常规石油勘探亮点领域2006年4月，Findley获AAPG杰出勘探家奖鄂尔多斯中生界致密砂岩四川盆地川中侏罗系松辽盆地中深层致密油渤海湾沙河街湖相碳酸盐岩酒泉盆地白垩系泥灰岩……致密油勘探领域酒泉盆地江汉盆地中国主要致密油盆地分布图中国致密油：非常规石油勘探未来战略性领域我国致密灰岩与致密砂岩油资源潜力巨大，需重新评价与认识2000年：3个盆地，3个层段产量：112亿立方米2010年：21个盆地，17个层段产量：1380亿立方米1821年阿帕拉契亚盆地第一口页岩气井3.页岩气：全球非常规天然气勘探热点领域中国陆上发育海相、海陆过渡相、陆相3种富有机质页岩陆相页岩：6大盆地20~25×104km2海陆过渡相页岩15~20×104km2海相页岩：3大区60~90×104km2中国陆上富有机质页岩分布图中国页岩气：非常规天然气勘探未来战略性领域据有关专家和机构预测,中国页岩气远景资源量100万亿m3(IHS，2005)化石印模晶体溶解有机质孔隙印模白云石印模颗粒间孔隙Pearsall页岩颗粒内孔隙网络有机质孔混合孔隙网络粒间孔粒内孔Loucks等，2010页岩中主要发育有机质、粒间、粒内三种纳米级孔隙页岩气RobertG.Loucks，etal.,2009博福特-麦肯齐盆地：7-45nm（加拿大）阿帕拉契亚盆地：7-24nm（美国）阿纳达科盆地：20-160nm（美国）沃斯堡盆地：5-100nm（美国）斯科舍盆地：8-17nm（加拿大）Reed等(2007)OM纳米孔隙Reed，R.M.，andLoucks，Robert，2007，AAPG平均80nm页岩气300nm报告提纲一、油气聚集类型二、非常规储层纳米孔三、连续型油气聚集四、纳米孔油气研究的意义非常规石油：致密油、重油、油砂、油页岩等非常规天然气：致密气、煤层气、页岩气、天然气水合物等2008年：介绍连续型致密砂岩气2009年：研究非常规连续型油气藏地质特征、评价方法与技术2010年：重点解剖致密气、致密油、页岩气等成藏特征与关键技术二、非常规连续型油气聚集针对连续型油气藏重点开展7项工作重点解剖致密砂岩气、致密油、页岩气等，揭示了非常规连续型油气聚集机理与分布规律系统研究和总结了我国连续油气聚集的10项地质主要特征与评价方法建立了致密砂岩与页岩等野外数字露头剖面开展3类非常规储层纳米CT实验室研究，在我国首次发现了纳米级孔喉研发了连续型油气聚集空间资源数值模拟方法与软件开发出连续型油气聚集含油气饱和度地震预测方法与软件集成创新了水平井多段压裂、直井多层压裂等井筒技术二、非常规连续型油气聚集术语定义continuous-typedeposit（连续型矿藏）Apetroleumaccumulationthatispervasivethroughoutalargeareaandwhichisnotsignificantlyaffectedbyhydrodynamicinfluences.SuchaccumulationsareincludedinUnconventionalResources.Examplesofsuchdepositsinclude“basin-centered”gas,shalegas,gashydrates,naturalbitumenandoilshaleaccumulations大面积广泛分布的一种石油聚集，它不受水动力效应的明显影响。这些聚集包括在非常规资源中。如这些沉积包括“盆地中心”气、页岩气，天然气水合物、天然沥青和油页岩等聚集石油工程师学会(SPE)、石油评价工程师学会(SPEE)、美国石油地质师协会(AAPG)、世界石油大会(WPC)2007年联合发布二、非常规连续型油气聚集序号特征连续型油气藏常规圈闭油气藏1分布特征盆地中心、斜坡等大面积分布，局部富集圈闭独立，非连续分布2储层特征大规模非常规纳米级孔喉储层为主常规储层3源储特征持续生烃，源储接触，油气源内或近源聚集多种源储关系4圈闭特征无明显圈闭与盖层界限界限明显的常规闭合圈闭5运移方式一次运移或短距离二次运移为主远距离二次运移为主6聚集作用滞留成藏、渗透扩散，浮力作用受限靠浮力聚集7渗流特征非达西渗流为主达西渗流8流体特征流体分异差，无统一流体界面与压力系统，饱和度差异大，油气水易共存上油气下水，界面明显9资源特征资源丰度较低，储量按井控区块计算储量按圈闭要素计算10开采工艺开采工艺特殊，需针对性技术常规技术为主，易开采连续油气聚集10项主要特征二、非常规连续型油气聚集源储共生：圈闭界限不明显大面积致密储层普遍含油气，无明显圈闭与油气水界限非浮力成藏：水动力效应不明显持续充注，油气聚集不受水动力效应明显影响两个关键标志二、非常规连续型油气聚集苏里格地区煤层厚度苏里格地区暗色泥岩厚度煤系源岩广覆式分布、持续充注源储共生：大面积致密储层普遍含油气，无明显圈闭与油气水界限含烃流体包裹体形成温度横跨75-160℃，表明天然气持续充注0204060801001201407580859095100105110115120125130135140145150155温度区间（℃）频数微裂纹中的包裹体方解石胶结物中的包裹体石英加大边中的包裹体苏里格大气区致密砂岩储层中流体包裹体均一温度分布N=814非浮力成藏：持续充注，油气聚集不受水动力效应明显影响苏里格气区以非达西渗流为主，存在启动压力梯度非浮力成藏：持续充注，油气聚集不受水动力效应明显影响苏里格西部盒8段含气饱和度分布（据长庆油田）苏里格压力分布无明显的气水界限，油气大范围展布非浮力成藏：持续充注，油气聚集不受水动力效应明显影响扫描电镜下的原油照片1nm10nm20nm沥青质非烃芳烃饱和烃石油中各种化合物分子的尺寸分布和页岩的孔径范围意义：提出鄂尔多斯致密砂岩油气聚集最小孔喉半径下限分别为54nm和40nm，可增加理论储量0.38-2nm0.8-3nm0.38-3nm1-4nm300nm报告提纲一、油气聚集类型二、非常规储层纳米孔三、连续型油气聚集四、纳米孔油气研究的意义纳米孔油气概念的提出（邹才能等，2011）纳米孔油气是指聚集在纳米级储集空间中的油气，主要包括页岩油气、致密油气等，常规技术难开采。主要特征是：源储共生，连续型分布；源内滞留或短距离运移；扩散、分子等作用为主，非浮力聚集四、纳米孔油气研究的意义纳米孔的发现突破常规储层下限和传统圈闭成藏理论，证实纳米级储集层也能聚集工业化油气纳米油气是未来地质创新重要方向，需要研究油气在纳米孔喉系统中的生成、吸附、解析、扩散和聚集能力等重大科学问题纳米孔中的油气，需要开发纳米提高采收率技术，实现油气采收率最大化理论认识革命、技术升级换代，非常规转为常规成为现实，非常规剩余潜力大，是全球未来战略性接替领域四、纳米孔油气研究的意义常规的思想，找不到非常规的油气思想的误区，就是勘探的禁区非常规油气技术：石油工业技术换代的推手非常规油气地质：石油工业理论创新的前缘常规人，非常规思想200nm